Что означает Proof-of-Stake (PoS) в криптографии? Подробное руководство

Понимание Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake (PoS) — это механизм консенсуса блокчейна, используемый для проверки транзакций и создания новых блоков. В отличие от доказательства работы (PoW), которое опирается на вычислительную мощность и потребление энергии, PoS выбирает валидаторов на основе количества криптовалюты, которую они держат и готовы «поставить» в качестве залога. Валидаторы выбираются для создания новых блоков и проверки транзакций на основе их доли, причем более высокие ставки обычно увеличивают вероятность выбора.

PoS направлен на решение нескольких проблем в индустрии криптовалют:

• Энергоэффективность: алгоритмы PoW, подобные тем, которые используются в Биткойне, требуют значительной вычислительной мощности и энергопотребления для майнинга. PoS снижает воздействие на окружающую среду, устраняя необходимость в интенсивных вычислениях.
• Децентрализация: PoW может привести к централизации майнинговых мощностей в руках нескольких организаций со значительными вычислительными ресурсами. PoS поощряет децентрализацию, распределяя влияние на основе долей участников в сети.
• Безопасность: механизмы PoS обычно требуют, чтобы валидаторы размещали свои токены в качестве залога. Это создает финансовый стимул для валидаторов действовать честно и обеспечивать безопасность сети, поскольку они рискуют потерять свои поставленные токены, если попытаются подтвердить мошеннические транзакции.
• Масштабируемость: PoS часто считается более масштабируемым, чем PoW, поскольку он не зависит от интенсивных вычислительных задач. Это потенциально может увеличить пропускную способность транзакций и сократить время подтверждения.
• Экономическая справедливость: PoS может способствовать более справедливому распределению вознаграждений по сравнению с PoW, где майнеры с большей вычислительной мощностью часто получают больше вознаграждений. В PoS вознаграждения распределяются в зависимости от суммы ставки в криптовалюте, что согласовывает стимулы с долгосрочным состоянием сети.

Подводя итог, PoS представляет собой переход к более энергоэффективным и потенциально более масштабируемым механизмам консенсуса блокчейна по сравнению с PoW. Он направлен на повышение безопасности, децентрализации и экономической справедливости в экосистеме криптовалют.

Proof of Stake (PoS) — это механизм консенсуса блокчейна, который снижает вычислительную нагрузку для проверки блоков и транзакций по сравнению с доказательством работы (PoW). Вместо того, чтобы полагаться на интенсивные вычисления, PoS использует валидаторов, которые выбираются на основе криптовалюты, которую они держат и ставят в качестве залога. Эти валидаторы выбираются случайным образом для проверки транзакций и создания новых блоков.

Чтобы стать валидатором в PoS, владельцы монет должны поставить определенное количество монет, которое служит залогом. Например, для работы узла Ethereum требуется 32 ETH. Валидаторы коллективно проверяют блоки, и как только достаточное количество согласится с точностью блока, он завершается и закрывается.

Различные системы PoS могут использовать разные методы для достижения консенсуса. Например, будущее обновление Ethereum — шардинг — будет включать в себя валидаторов, проверяющих транзакции и добавляющих их в блоки шардов, для чего потребуется меньшая группа валидаторов («комитет по голосованию»). После проверки шардов и согласия двух третей валидаторов блок закрывается.

В целом, PoS повышает безопасность и эффективность блокчейна за счет снижения энергопотребления и децентрализации проверки блоков с помощью механизмов на основе долей.

Различия между Proof-of-Stake и Proof-of-Work

И Proof-of-Stake (PoS), и Proof-of-Work (PoW) являются механизмами консенсуса, имеющими решающее значение для синхронизации данных блокчейна, проверки транзакций и поддержания целостности сети. Однако они существенно различаются по своим оперативным подходам и связанным с ними последствиям.

В PoS лица, проверяющие блоки, называются валидаторами. Эти валидаторы проверяют транзакции, подтверждают активность, участвуют в процессах голосования и ведут записи в блокчейне. С другой стороны, в PoW участвуют майнеры, которые решают сложные математические головоломки для проверки транзакций и добавления новых блоков в цепочку. Майнеры в PoW награждаются криптовалютой за успешное решение этих головоломок.

Чтобы участвовать в качестве создателя блока в PoS, валидаторы должны владеть и ставить определенное количество монет или токенов в сети блокчейна. Напротив, PoW-майнеры инвестируют в специализированное обрабатывающее оборудование и несут значительные затраты на электроэнергию для обеспечения своей деятельности.

Высокие затраты, связанные с оборудованием и энергией в механизмах PoW, служат барьером для входа в майнинг, что повышает безопасность сети блокчейна. Напротив, PoS сокращает вычислительные ресурсы, необходимые для проверки информации о блоках и обработки транзакций. Кроме того, PoS устраняет структуру конкурентных вознаграждений, присущую блокчейнам PoW.

Таким образом, хотя и PoS, и PoW эффективно защищают блокчейны, PoS снижает вычислительные требования, снижает перегрузку сети и устраняет стимулы для конкурентного майнинга, характерные для механизмов PoW.

Цели Proof-of-Stake

Доказательство доли направлено на уменьшение перегрузки сети и решение проблем экологической устойчивости, связанных с доказательством работы (PoW). В отличие от PoW, который способствует конкуренции среди майнеров, стремящихся получить вознаграждение за проверку транзакций, PoS заменяет вычислительную мощность ставками в качестве средства проверки транзакций. Это изменение значительно снижает потребление энергии, поскольку майнерам больше не требуются обширные и энергоемкие настройки оборудования для получения преимуществ. Например, переход Ethereum от PoW к PoS привел к снижению энергопотребления блокчейна на 99,84%.

Безопасность в Proof-of-Stake

Атака 51%, которую часто опасаются криптовалютные энтузиасты, остается потенциальной угрозой для PoS-систем, хотя ее возникновение считается маловероятным. В отличие от PoW, где атака 51% предполагает контроль более половины мощности майнинга сети, в PoS злоумышленнику необходимо владеть 51% поставленной на кон криптовалюты.

Приобретение 51% поставленной на кон криптовалюты обходится непомерно дорого. Например, в системе PoS Ethereum, если была предпринята попытка атаки 51%, честные валидаторы могли проголосовать за игнорирование любого манипулируемого блокчейна и наказать злоумышленников, сжигая их поставленные ETH. Это создает сильные стимулы для валидаторов поддерживать целостность криптовалюты и ее сети.

Хотя конкретные меры безопасности в PoS не широко разглашаются во избежание злоупотреблений, большинство систем PoS включают дополнительные меры безопасности, которые способствуют общей безопасности блокчейнов и механизмов PoS.